永磁联轴器

永磁耦合联轴器公司永磁耦合联轴器的优势永磁耦合联轴器公司生产的永磁耦合联轴器与其他联轴器装置相比具有哪些优势？沃弗电力小编今天在这里带着大家一起来了解一下。

(1)柔性启动,启动电流明显降低。

柔性启动,保护电机和负载,保护载荷。

使用永磁耦合联轴器后,启动时电机加速到最大速度,在耦合磁场的影响下,负载平缓启动、最终加速到接近电机速度。

在皮带传送中,减小了启动时及运营中冲击载荷对皮带的影响,延长了皮带的使用寿命。

尤其是在带传动中,突然的启动会导致皮带的拉伸和磨损,甚至是发生故障。

根据美国magna drive在国外的数据表明:永磁耦合联轴器可以有效的降低30%的皮带基本张力。

(2)噪声、振动大幅降低,大大延长了电机与负载的使用寿命。

80%以上的转动设备都是由于振动而出现故障的,大多数的振动都是因为轴心偏移,另外是由于设备的不平衡和共振。

永磁耦合联轴器靠空气间隙传递扭矩,是真正的无机械连接装置。

并且使用了无键连接,从而使得连接应力更加均匀,对中性好,承载能力强,装拆方便。

实验表明,使用永磁耦合联轴器能减少80%以上的振动。

(3)运行电流有大幅降低、节能。

使用磁力耦合器,无需其它附属设备,又大大减少了系统的振动。

实际上,国外的研究表明:普遍来说,振动和噪音会造成系统的能耗增加2%~3%。

同时,因为液力联轴器用的是弹性联轴器,比起直联的方式,要造成系统3%~5%的额外的能耗。

最后,因为液力联轴器的传动效率本身就不是很高,根据我们在国外得出的数据:普遍来说,永磁耦合联轴器比液力耦合器在能耗上会有12%以上的降低。

无论是但个设备的能效还是系统的总能效,永磁耦合联轴器的效率都是最高的。

这为企业大大降低了能耗,节约了运行成本。

(4)大幅延长故障间隔时间,缩短停机时间。

单纯从永磁耦合联轴器连接来说,永磁耦合联轴器基本上不发生故障,由于永磁耦合联轴器靠空气间隙传递扭矩,两部分没有接触,没有磨损部件,从而大大降低了系统中的振动,并延长了电机与变速箱的使用寿命,从而大大降低了出现故障的次数。

径向充磁联轴器的设计与仿真摘要径向永磁联轴器利用稀土永磁体之间的相互作用，无需机械连接就能进行机械能量的传递，是一种新型联轴器。

径向永磁联轴器主要由内、外转子组成，实现了无机械连接传动，解决了过载保护、主从动轴对中、软启动的问题，同时也解决了一些机械传动装置中密封性要求等问题，从根本上消除了传动泵密封处泄漏的问题，现已在化工机械、仪表及食品、真空等行业中得到广泛的应用。

对于永磁联轴器的研究，随着科技的发展，研究方法在不断改进和完善，种类也不断增加。

对于径向力和力矩的计算，国内外己经有很多种方法，包括经验法、有限元法和磁路法等等。

由于有限元法的计算相对其它几种算法精度较高，所以本文将采用此种方法对主、从动磁环之间的轴向力、传递的力矩进行计算分析，然后利用Ansoft有限元软件进行仿真。

本文以径向磁性联轴器为研究对象，主要讲述几个问题：(1)计算径向永磁联轴器力矩，分析影响力矩的主要因素。

(2)用有限元法分析气隙磁场，建立径向永磁联轴器气隙磁场的有限元分析模型，利用Ansoft软件对径向永磁联轴器气隙磁场进行分析，得出正确的结果。

(3)设计一个简单的径向磁性联轴器，用Ansoft软件的模拟分析,验证理论知识的正确性。

关键词径向磁性联轴器；Ansoft有限元法；磁场；力矩1 引言近年来永磁传动技术已从泵类向其它密封机械扩展，技术上集中于提高设备的可靠性、抗介质腐蚀新材料的研究，流体技术及制造装配的精度。

磁力泵代表着一个国家制造技术的水平，近年来工业发达国家的磁力泵在效率、寿命、制造周期、成本及可靠性等方面有了突破性的进展。

永磁传动技术逐渐应用到各个领域，将原动机的动力通过其轴上的外磁部件传递给工作轴上的内磁部件，内外磁部件由隔离罩分开，从而工作轴无须伸出所要封闭的空间，取消了动密封，实现无密封、零泄漏。

永磁传动技术发展的时间不长,还存在一些的问题:永磁传动[1]有些因为制造困难,性价比低,往往还只停留在理论研究上;永磁传动的设计目前还没有一套系统和完善的设计方法,磁路的设计、转矩的计算均建立在实验、半实验基础上,研制周期长,代价高,重复性劳动多;在磁路设计方面,多体渐变技术未能充分利用;磁场计算多成用上述的一些方法,由于多是近似计算,精度有待进一步提高。

永磁磁力联轴器选型步骤永磁磁力联轴器报价选型步骤，永磁磁力联轴器又称磁力传动联轴器，属非接触式联轴器,它一般由内外2个磁体组成,中间由隔离罩将2个磁体分开,内磁体与被传动件相连,外磁体与动力件相连。

磁力传动联轴器除了具有弹性联轴器缓冲吸振的功能外,其最大的特点在于它打破传统联轴器的结构形式，采用全新的磁耦合原理，实现主动轴与从动轴之间不通过直接接触便能进行力与力矩的传递，并可将动密封化为静密封，实现零泄漏。

因此它广泛应用于对泄漏有特殊要求的场合。

1、永磁磁力联轴器是部分标准化生产的产品，在选择联轴器的开始阶段，可以了解国家标准、机械行业标准和国家专利的联轴器产品中是否有符合使用需要的类型。

联轴器无法找到适配类型，则可以联络生产厂家自行设计联轴器产品。

2、永磁磁力联轴器的转矩应符合传动系统动力机的要求，根据动力机和工作机的功率、转速，可以计算出联轴器合理的转矩数值，以此来初步选择联轴器。

3、永磁磁力联轴器初选过后应根据主动轴和从动轴的轴径、轴孔长度来确定联轴器的尺寸，调整联轴器的规格。

联轴器型号调整还要考虑联轴器连接的主动轴和从动轴之间的转速是否一致，轴径是否相同。

4、永磁磁力联轴器选择的最后要再次综合考虑各方面的因素，保证联轴器的寸、转矩、轴径、轴孔都与原动机、工作机相配套，并能适应工作环境。

联轴器选定型号之后，要对和键强度做校核验算，最后确定联轴器的型号。

永磁磁力联轴器又称磁力传动联轴器，属非接触式联轴器,它一般由内外2个磁体组成,中间由隔离罩将2个磁体分开,内磁体与被传动件相连,外磁体与动力件相连。

磁力传动联轴器除了具有弹性联轴器缓冲吸振的功能外,其最大的特点在于它打破传统联轴器的结构形式，采用全新的磁耦合原理，实现主动轴与从动轴之间不通过直接接触便能进行力与力矩的传递，并可将动密封化为静密封，实现零泄漏。

因此它广泛应用于对泄漏有特殊要求的场合。

５ ５ ％
２ ６ ． ２ （ Ａ ） 安装方式 水平安装
永磁联轴器 由三个部件组成 ：
图 １ 永磁 联轴 器结构 图
永磁转子： 镶有永磁体（ 强力稀土磁铁） 的铝盘 ， 与负
载轴连接 。
１ ． １ 工作原理
导磁转子： 导磁体盘闹 或铝） ， 与电机轴连接 。 转轴连接壳与紧缩盘： 以专利 紧缩 盘装置与电机及 负载轴连结 。 从图 ｌ 中看 出 ， 电机与负载之间的扭 矩传输 ， 不同 于常规 的硬机械连接方式 ， 是通 过气隙连接 的 ， 它不仅 可 以大大地 降低设备硬连 接产生 的机械振 动 ，还带来
很多其他连接方式所不具备的优点。
１ ． ２使用永磁联轴器 的优点
离， 重新加工 电机 的定位螺栓孔 ； （ ４ ） 电机 四周焊接顶丝 ； （ ５ ） 电机与风机轴 同心度找 中。
（ １ ） 永磁联轴器结构简单 、 体积小 ， 安装方便 ， 工程 量小 ， 可方便地对现有 系统进行改造 。永磁联轴器安装 在电机与负载之间。 改造时， 必须先将电机与负载拆开， 拆 掉原有 的联轴器 ， 用永 磁联轴器替代 ， 然后用 普通 的
额定 功率 ５ ３ ６ （ ｋ Ｗ） ４ ４ ６ （ ｋ Ｗ）
额 定 流 量
（ ｍ３ ／ ｈ ） ｆ ｍ １ １
额定转速 １ ４ ８ ３ （ ｒ ｐ ｍ） 电机功率 因 数 Ｏ ． ８ ７ 额定电流 ４ ７ （ Ａ ）
９ ５
额定全压 ６ ５ ０ ０ （ Ｐ ａ ） 流量 调 节 方 式 阀 门 ５ １ ％～
扰， 也不产生偕波。 在工作中， 电 机的 功率数可大幅度提高，
减轻电网和变压器的负担 ， 降低线损 ， 减少 了无功损耗 。 （ ３ ） 安装 永磁联轴器 以后 ， 由于电机处 于低 负荷额 定 转速运行 ， 启动 冲击小 、 无谐波 ， 使得绕组 、 铁 芯发热 量 减少 ， 减缓 了绝缘 老化速 度 ， 延长 了 电机 使用 寿命 。 同时风机转速 降低 ， 减少 了风机 密封磨损 ， 延长 了机 械

浅谈空预器减速机装置改造永磁联轴器空气预热器简称空预器，是发电厂必不可少的热交换器，然而由于空预器传动装置性能不够稳定，如液力耦合器漏油、减震垫磨损、联轴器磨损，容易造成空预器停转，对机组的安全稳定运行造成了极大的威胁，也增加了电厂的维修成本，因此通过对空预器减速机装置改造成永磁联轴器，提升空预器的安全稳定运行，具有重要的意义和作用。

标签：空预器;永磁联轴器;装置改造0 前言电厂空预器主电机与减速机通常采用液力偶合器联接，对中偏差大，振动大，容易造成电机经常性故障停机，维护成本非常高，不仅大量浪费能源，效率低下，而且大大降低了整个系统的安全可靠性。

永磁联轴器对电厂来说是一项突破性的新型技术，它具有高效节能、高可靠性、无刚性连接传递扭矩、可在恶劣环境下应用、极大减少整体系统振动、减少系统维护和延长系统使用寿命等特点，通过对电厂传统的空预器减速机装置进行升级改造，可以有效的提高空气预热器传动系统的使用寿命，减少空预器减速装置故障次数。

1 永磁联轴器简述及相对优势1.1 永磁联轴器工作原理永磁联轴器通过稀土永磁体之间的相互作用，对原动机和工作机进行连接，是一种不需要机械对装置之间联接的新型联轴器，其依靠磁场的作用进行机械之间的能量传送，目前广泛用于化工和电厂等行业。

永磁联轴器具有导体盘，而装有强力稀土磁铁的磁盘会产生超强的磁场，电机的转动则会带动导体盘在其中切割磁力線，从而在导体盘中产生涡电流，从而相对导磁盘产生了反感磁场，两者之间形成了相对运动，实现了气隙磁场传递扭矩的作用，然而气隙大小不同会影响扭矩大小，气隙越大，扭矩越小，两者形成了反比关系，当气隙为3.2mm时，负载转速能够达到电机转速的98%，从而实现了电机最大的运行效率。

1.2 永磁联轴器的基本构成永磁联轴器本体由内转子和外转子构成，内转子中含有一个镶有由强力稀土磁铁组成的永磁体铝盘，外转子则是一个导磁体盘，常用的制作材料一般为铜或铝，两端分别为电机端和减速机端，电机端连接联轴器的外转子，并且含有输入端法兰，减速机端也就是负载轴与内转子相连接，含有输出端法兰，两端均配有一个胀套。

永磁联轴器原理永磁联轴器是通过利用永磁体的吸附作用而完成轴传递动力的机械部件。

它与传统的机械联轴器相比，具有结构简单、传递扭矩大、响应速度快、使用寿命长、无须润滑和维护等优点，因此在机械传动领域得到广泛应用，成为一种新型的高效节能联轴器。

永磁联轴器的工作原理主要是利用永磁体的磁力作用而使齿轮、皮带或链条等可以传递扭矩的机械部件互相联接而形成动力传递。

永磁联轴器中的永磁体通常是一种强磁性材料，例如钕铁硼、钴硼等，可以制成不同形状的磁铁块或磁环，通过吸附力将动力传递到机械部件上。

永磁联轴器的构造主要由永磁体和传动部分组成。

永磁体是永磁联轴器最为关键的组成部分，它的选用、安装及磁路设计直接影响到永磁联轴器的传递性能。

传动部分则是将轴和机械部件连接在一起的部分，它通常由齿轮、皮带、链条等构成。

永磁联轴器的工作过程中，当永磁体接近传动部分时，由于永磁体的磁力作用，传动部分会与永磁体吸附在一起，从而完成动力传递。

当两者分开时，传送动力的过程也随之中断。

永磁联轴器的磁力大小取决于永磁体的产生的磁场强度，还受到气隙、永磁体和传动部分的距离、磁路径、工作温度等因素的影响。

永磁联轴器具有响应速度快、传递扭矩大、稳定性好、使用寿命长等优点，但也存在着一定的缺点，例如不适用于超载工作、磁力大小易受外界因素影响等。

永磁联轴器是一种高效节能的新型联轴器，它已经在机械传动系统中成为重要的动力传递方式。

在现代机械制造、矿业、建筑材料、冶金、水处理、化工、食品、包装、印刷等行业中，永磁联轴器广泛应用于各种机械传动系统中，如齿轮传动、链条传动、皮带传动等。

永磁联轴器的优点主要是体积小、扭矩传递大、使用寿命长、反应快速，无需维护和润滑等。

传统的联轴器采用机械传动方式，需要润滑油、防锈涂层等处理，使用过程中需要经常检查维护。

而永磁联轴器由于采用永磁体作为传递力的介质，不需要用润滑油等润滑方式，因此节省了维护和维修成本。

同时由于它的响应速度快、维护简便，因此可以提高机械传动系统的效率和稳定性。

限矩型永磁联轴器若干方面的探讨近年来随着矿井开采技术的提高，长距离、大运量、多点驱动、生产稳定故障少的带式输送机越来越被煤矿生产所重视和需求，而其驱动系统又是输送机的心脏，特性的好坏直接影响输送机性能的表现。

传统的电动机、减速器所组成的驱动装置在实际生产当中，有的煤矿采用钢性或弹性联轴器的联接方式。

由于同心度和特性较硬问题，造成电机和减速机震动大，致使联轴器尼龙销经常断裂或是电机严重烧毁。

有的煤矿采用变频调速的方式。

但存在投资大、产生污染电源谐波、后期运行维护成本高等缺点。

更多的煤矿采用普通的液力联轴器。

由于启动瞬间系统的惯性力较大，会出现或是特性较软，致传递功率小、效率低、易发热爆塞或是启动特性较硬，不易启动。

特别是在带式输送机在启动和停车过程当中，振动大，噪音高，增大了系统的惯性力，降低了设备使用寿命，设备短期严重过载，造成电压跌落（“黑电”）致启动失败，严重时还可能烧毁电机。

而为了提高设备的启动性能，又不得不采用大马拉小车，选用大功率电机驱动的办法来解决，使设备负载率大部分在50%左右运行，对电力资源是一种浪费。

同时液力联轴器磨损快，安装精度要求又高，拆装困难，故障恢复时间长，这些问题严重威胁到设备的安全运行，给煤炭运输生产带来了不小的困扰。

为解决以上问题，我们重点研究和探讨限矩型永磁联轴器在煤矿运输机上的性能及表现。

1 限矩型永磁联轴器工作原理限矩型永磁联轴器是通过铜导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输。

该技术实现了在驱动（电动机）和被驱动（负载）侧没有机械联接。

其工作原理是一端稀有金属氧化物永磁体和另一端感应磁场相互作用产生转矩。

2个独立组件，没有物理接触。

精密的磁转子组件里包含高能量的永磁体并安装在负载轴上。

精密的导体组件有铜环和钢盘并安装在电机轴上。

在2个独立组件之间有间隙（称为气隙）。

这样电动机和负载由原来的硬（机械）链接转变为软（磁）链接，通过调节永磁体和导体之间的气隙就可实现启动特性的变化，实现负载轴上的输出转矩变化及转速的变化。

永磁联轴器在龙钢265㎡烧结混合机上的应用与实践发布时间：2021-12-27T01:29:29.078Z 来源：《科学与技术》2021年27期作者：许佩张勇白鹏吉庆[导读] 针对265㎡烧结制粒机启动过程中瞬时电流过大，产生的冲击负荷影响设备使用寿命以及采用的刚性联轴器许佩张勇白鹏吉庆（陕西龙门钢铁有限责任公司陕西韩城 715405）摘要：针对265㎡烧结制粒机启动过程中瞬时电流过大，产生的冲击负荷影响设备使用寿命以及采用的刚性联轴器，在安装过程中校正难度大、时间长维修时间长等问题，通过行业对标引进了永磁联轴器在该系统的实践与应用，取到了预期的效果。

实践证明，该联轴器良具有好的缓冲吸振能力,无机械联接，减振效果好，具有安全可靠性能，使用寿命长和缓冲软启动功能，安装简单方便快捷，且节电效果好和良好的性价比等优点，能有效提升高压电机运行效率，延长设备使用寿命，具有良好的推广应用价值。

关键词：永磁联轴器；免维护；减速机；应用1 概述265㎡烧结制粒机是烧结生产工艺中的关键设备，承担着烧结工艺中混匀料的制粒、运输给料任务。

由于制粒机动力系统结构为“电机-联轴器-减速机”的刚性传统模式，设备在运行期间存在电机、减速机振动大、电机启动电流大、设备更换、维修频繁等现象，极不利于“厚料层烧结”降本增效工作深入开展。

引进了永磁联轴器对265㎡烧结制粒机动力系统实施了改造。

改造后，将原有的刚性连接方式变为磁力连接，利用联轴器永磁材料所产生的磁力作用，完成力或力矩无接触传递，实现能量的“空中传递”，实现了设备平稳顺行，同时可减少泵体与电机间的震动传递，有效降低系统的谐震，延长系统机械部件的使用寿命，减少维护成本，极大地增强了关键设备可靠性及运行的经济性。

2 现状与存在问题265㎡烧结制粒机电机为800KW的高压电机，配套的减速机为ZSY800-25-Ⅴ硬齿面减速机，制粒机在运行时存在，第一，硬齿面制粒机电机在启动过程中，瞬时电流突然变大，产生冲击负荷，严重影响电机、减速机的使用寿命。

浅谈永磁联轴器的原理和应用发布时间：2021-01-21T03:34:20.286Z 来源：《中国科技人才》2021年第2期作者：周强[导读] 永磁联轴器是通过切割磁力线来传递转矩的，是一种创新型的传动联接产品。

永磁联轴器属于耦合传动的一种，可以实现非接触性的动力传递。

淮河能源控股集团煤业公司选煤分公司顾桥选煤厂摘要：永磁联轴器是通过切割磁力线来传递转矩的，是一种创新型的传动联接产品。

永磁联轴器属于耦合传动的一种，可以实现非接触性的动力传递。

永磁联轴器具有启动平稳、缓冲冲击载荷的特性，特别是在设备重载启动、过载保护等实际运行状况下，更是能够体现和发挥出无与伦比的优秀性能，保护和延长设备与电机的使用寿命。

本文通过神华集团宝日希勒煤矿露天煤矿和淮河能源控股集团顾桥选煤厂永磁联轴器改造事例，证明了永磁联轴器的性能优势。

关键词：永磁联轴器；非接触性；性能优势1 永磁联轴器介绍1.1 工作原理永磁联轴器是通过切割磁力线来传递转矩的，是一种创新型的传动联接产品。

永磁联轴器属于耦合传动的一种，可以实现非接触性的动力传递。

它是由两个独立的，没有任何接触的转体组成，这两个转体之间有一定的空隙。

其中导体外转子与电机输出端联接、永磁内转子与负载输入端联接。

电机转动过程中即导体外转子与永磁内转子产生相对运动，铜导体切割永磁体的磁力线，交变磁场通过气隙在铜导体上产生涡流，同时涡流产生感应磁场与永磁场相互作用，当电磁转矩超过负载转矩时，永磁内转子开始转动，此后，在电动机的驱动下，导体外转子将与永磁内转子保持一定的转差角度同步运行，从而带动永磁内转子沿着与导体外转子相同的方向旋转，结果在负载侧输入轴上产生转矩，带动负载做旋转运动，来实现动力的无接触传递，实现电机与负载之间的扭矩传递。

1.2 结构及安装示意图图2 永磁联轴器安装示意图2 永磁联轴器的技术特点和性能优势选煤厂常用的是柱销联轴器、梅花弹性联轴器、液力耦合器，柱销和梅花这两种联轴器各有优点，适用工作情况大体相同，差别在同样联轴器外径下，柱销联轴器扭矩稍大一点，柱销的噪音会大一点，都比较适合用于水泵、风机等部位，在维护方面柱销的方便点，电机如果有正反转的话，梅花的会耐用一点。

间隙
拆卸完毕的磁盘与主轴组合件源自第二步: 调整磁盘间隙 用勾头扳手或铁棒转动调整螺母，可改变永磁盘与感应盘之间的间 隙。顺时针转动调整螺母时，间隙变大；反之，间隙变小。 第三步: 测量磁滞联轴器的输出转矩 将力矩扳手设定规定的输出力矩。
力矩扳手 间隙
过渡接头
1、将过渡接头装入主轴轴孔，装入力矩扳手，固定永磁盘。 2、转动力矩扳手，若无声响，表明输出转矩未达到设定值，还需将 磁盘间隙调小。 3、转动力矩扳手，若听到声响，表明输出转矩已达到设定值。 第四步: 装配磁滞联轴器 按拆卸相反的顺序将磁滞联轴器装好。 ˜Z•A 装拆磁滞联轴器的注意事项 1、磁滞联轴器拆开后，注意保持清洁。严禁铁屑、铁钉等杂物进入 磁盘间隙和轴承内。 2、为保证磁滞联轴器的磁场强度不衰减，严禁在拆卸时把两个相对 的磁盘完全打开。 3、用户特别需要时，允许将磁盘间隙进一步调小，但最小间隙不小 于 0.5mm，不得使两个磁盘完全吸牢。 4、磁盘间隙调整好后，应将调整螺母的紧定螺钉旋到底，穿入φ 0.8mm 的不锈钢丝防松。装紧定螺钉前，用钻头在主轴上锪孔， 深度不小于 2mm。 5、间隙调整、安装复原后，磁滞联轴器内应注入高温锂基润滑脂。
(JS9)
n1-S1
n2-S2
风机 无 有 无 有 无 有 无 有 无 有 无 有 无 有 无 有 无 有 无 有
单向 轴承 无 无 有 有 无 无 有 有 无 无 有 有 无 无 有 有 无 无 有 有
磁滞联轴器标记示例 示例 1：要求磁滞联轴器的输出扭矩为 8Nm，不带冷却风机，带单 向轴承，输入端轴孔直径φ24mm，输入端配合止口直径φ130mm， 则标记为：MH0601-24/130 示例 2：要求磁滞联轴器的输出扭矩为 18Nm，不带冷却风机，不带单 向轴承，输入端轴孔直径φ28mm，输入端配合止口直径φ180mm， 则标记为：MH1800-28/180 示例 3：要求磁滞联轴器的输出扭矩为 18Nm，带冷却风机，带单 向轴承，输入端轴孔直径φ38mm，输入端配合止口直径φ230mm， 则标记为：MH1811-38/230 ŒÜ•A 磁滞联轴器输出转矩的调整 磁滞联轴器的最大输出转矩与永磁盘和感应盘之间的间隙大小有直 接关系，间隙越大则转矩越小，间隙越小则转矩越大。为使磁滞联轴器 有正常的输出转矩，永磁盘和感应盘之间必须保证有一定的间隙（产品 出厂时间隙为 1.5～2mm） 。间隙的大小可由调整螺母调节，为保证调整 后的间隙不变，调整螺母上装有两个 M5×12 的紧定螺钉，螺钉底部的 轴径上各锪有沉孔，并用φ0.8mm 的不锈钢丝防松。具体调整方法如下： 第一步：拆卸 拆油管→拆端盖→自端盖侧取出磁盘与主轴组件→拆紧定螺钉 →拆防尘罩

永磁联轴器结构永磁联轴器是一种利用永磁材料制造的联轴器，广泛应用于机械传动领域。

它具有结构简单、体积小、传递扭矩高、寿命长等优点，成为多种机械设备中不可或缺的重要部件。

本文将从永磁联轴器的结构组成、工作原理、优缺点等方面进行详细介绍。

一、永磁联轴器的结构组成永磁联轴器通常包括输入轴、输出轴、永磁盘、连接装置等组成。

1.输入轴：是永磁联轴器的输入部分，其材质通常为碳钢或合金钢。

输入轴的作用是将动力输入到联轴器内部，同时与永磁盘进行连接传递动力。

2.输出轴：是永磁联轴器的输出部分，其材质通常也为碳钢或合金钢。

输出轴的作用是将动力传递给下一个部件，同时与输出轴连接装置进行连接。

3.永磁盘：是永磁联轴器的核心部分，用于传递动力。

永磁盘通常采用高性能永磁材料制成，经过特殊处理后具有高磁能积、高稳定性、低衰减等特性。

永磁盘通常分为内齿与外齿两部分，内齿与输入轴直接相连，外齿则与输出轴相连。

4.连接装置：用于固定输入轴、输出轴和永磁盘，并确保它们之间的协调运动。

连接装置通常采用螺栓或键槽的形式，可根据不同的应用场景选择不同的连接方式。

二、永磁联轴器的工作原理永磁联轴器的工作原理与其他传动装置类似，但具有独特的永磁吸力传动特性。

在工作时，输入轴与永磁盘内齿相连，输出轴与永磁盘外齿相连。

当输入轴旋转时，永磁盘内齿将旋转动力传递给永磁盘外齿，从而带动输出轴旋转。

永磁联轴器内部的永磁吸力传动特性，使其能够传递更大的扭矩和更高的转速。

与普通机械联轴器相比，永磁联轴器具有更高的可靠性和寿命，并且可以在恶劣的工作环境下工作，具有广泛的应用前景。

三、永磁联轴器的优缺点1.优点：（1）高效：永磁联轴器由于具有高传递效率、高传递精度等特点，可以提供更高效的传动方案。

（2）稳定：永磁联轴器的采用高性能永磁材料制造，使其具有较高的稳定性和抗干扰能力。

（3）寿命长：与机械联轴器相比，永磁联轴器部分摩擦零件由永磁场替代，故在传动过程中不会出现磨损，因而具有长寿命和低维护费用的特点。

永磁联轴器原理永磁联轴器是一种新型的机械传动装置，它采用永磁材料作为传动元件，具有结构简单、体积小、重量轻、传动效率高、寿命长等优点。

在工业生产中，永磁联轴器被广泛应用于各种机械传动系统中，如机床、风机、泵、压缩机等。

永磁联轴器的原理是利用永磁材料的磁力作用，将两个轴连接起来，实现机械传动。

永磁材料是一种具有自发磁化能力的材料，它可以在没有外部磁场的情况下产生磁场。

永磁材料的磁场强度与其自身的磁矩大小有关，磁矩越大，磁场强度越大。

永磁联轴器由两个部分组成，分别是驱动轴和从动轴。

驱动轴和从动轴之间通过永磁材料连接起来，形成一个磁力传动系统。

当驱动轴转动时，由于永磁材料的磁力作用，从动轴也会跟着转动，实现机械传动。

永磁联轴器的磁力传动系统是由多个永磁体组成的。

永磁体的磁极分为南极和北极两种，相邻的永磁体的磁极相反。

当驱动轴转动时，永磁体的磁场会产生磁力，将从动轴带动起来。

由于永磁材料的磁力作用是非接触式的，因此永磁联轴器的传动效率非常高，可以达到98%以上。

永磁联轴器的优点不仅在于传动效率高，还在于结构简单、体积小、重量轻、寿命长等方面。

由于永磁材料具有自发磁化能力，因此永磁联轴器不需要外部电源，可以在恶劣的环境下工作。

此外，永磁联轴器的寿命长，可以达到数十年以上，几乎不需要维护。

永磁联轴器的应用范围非常广泛，可以用于各种机械传动系统中。

在机床行业中，永磁联轴器可以用于主轴传动、进给传动等；在风机、泵、压缩机等行业中，永磁联轴器可以用于电机和叶轮之间的传动。

此外，永磁联轴器还可以用于各种特殊场合，如高温、低温、高真空等环境下的传动。

永磁联轴器是一种新型的机械传动装置，具有传动效率高、结构简单、体积小、重量轻、寿命长等优点。

在工业生产中，永磁联轴器被广泛应用于各种机械传动系统中，为工业生产的发展做出了重要贡献。

永磁磁力联轴器优点磁力耦合器也称磁力联轴器，主要由连接在电动机轴端的导磁体和连接在负载端的永磁体两部分组成。

在运行中，按照涡流感应原理，以上两部分相对运动产生磁场，而这样在盘状导体中就会产生涡流，而涡流所产生的磁场和磁体相互吸引，从而使转子和导体两个部件通过空气间隙传递力矩，这样电动机和负载就由原来的硬连接转变为软连接。

根据以上原理，近年来国内开发出了延迟型、限矩型、调速型等不同类型的磁力耦合器。

我公司使用的是由上海高率机电科技有限公司生产的限矩型磁力耦合器。

近年来，随着水泥企业节能降耗和内部挖潜等技术革新的开展，如磁力耦合器、动态谐波节能装置等，在水泥行业逐渐得到了应用和推广。

磁力耦合器与其他传动设备比较通过统计及实际应用分析，现将磁力耦合器与其他类型的联轴方式针对其特点、维修成本等方面进行分析比较，如表所示。

通过以上内容及列表分析可知，弹性联轴器、滑差设备及液力耦合器等类型的传动设备所存在的弊端，这里就不再一一赘述。

而磁力耦合器的优点主要体现在以下几个方面：1）驱动电动机电流降低，节能效果显著。

使用磁力耦合器后，无论是单台设备的能效还是系统的总能效，磁力耦合器的效率都是最高的。

因此，使用磁力耦合器，将会为水泥生产线设备降低能耗，节约运行和维修成本。

2）使用磁力耦合器后，可大大减少设备的振动，延长电动机及其轴承的使用寿命。

磁力耦合器是靠空气间隙传递扭矩的，是真正的无接触连接装置。

这种连接方式，可使设备连接应力更加均匀，对中性能更好，承载能力大大加强。

通过检测，使用磁力耦合器可以减少80%以上的振动。

3）使用磁力耦合器后，可以很好地实现设备柔性启动（即软启动），可以很好地保护电动机和负载。

4）使用磁力耦合器可以减低故障率。

由于磁力耦合器靠空气间隙传递扭矩，没有磨损部件，基本上不发生故障，这样就会降低故障率，从而大大缩短停机时间。

5）磁力耦合器具有过载保护功能，提高了系统运行的安全可靠性。

水泥企业常用的液力耦合器是通过喷油泄压方式来进行过载保护的，而这种过载保护方式，既污染环境，又增加修复时间和维护费用。

磁性联轴器原理
磁性联轴器是一种利用磁场传递扭矩的装置，它通过磁力连接来实现两个轴之间的传动。

磁性联轴器由一个主轴和一个从轴组成，它们通过一对磁场产生器相互耦合，实现传递扭矩的目的。

磁场产生器通常由一个定子和一个转子组成。

定子由一个或多个电磁线圈组成，通过通电来产生磁场。

转子则是一个圆环状的铁芯，它被放置在定子的磁场中并可以自由旋转。

当电磁线圈通电时，它会产生一个磁场，这个磁场会穿透转子。

由于转子是由铁芯制成的，它会被磁场吸引并跟随磁场的方向旋转。

这样，转子就会带动从轴旋转。

与此同时，由于主轴与从轴之间存在磁力耦合，从轴也会受到磁场的作用，产生一个与主轴相同方向的旋转力矩。

这样，主轴上的扭矩就会通过磁场传递到从轴上。

磁性联轴器的传动特点是具有很好的隔离性能，使得主轴和从轴之间的传动没有实质性的机械接触，从而减小了传动中的摩擦和磨损。

同时，由于磁性联轴器没有机械连接，所以可以在不同轴线上实现同步传动，提高了传动效率和精度。

总的来说，磁性联轴器通过磁力连接实现主轴和从轴之间的传动，具有隔离性能好、传动效率高等优点。

它被广泛应用于需要精确传动和无机械接触的领域，如高速机械、精密仪器等。

J i aS h u n ,T a n g R e n z h o n g ,L üJ i n g x i a n g .T h e r b l i g ‐b a s e d M o d e l i n g M e t h o d o l o g y f o rC u t t i n g Po w e r a n d I t sA p p l i c a t i o ni n E x t e r n a lT u r n i n g [J ].C o m pu t e r I n t e g r a t e d M a n u f a c t u r i n g S y s t e m s ,2013,19(5):1015‐1024.[12] 张世昌,李旦,高航.机械制造技术基础[M ].北京:高等教育出版社,2007.[13] W a n g J .M u l t i p l e ‐o b j e c t i v eO p t i m i z a t i o no fM a c h i -n i n g O p e r a t i o n sB a s e do nN e u r a lN e t w o r k s [J ].I n -t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f A d v a n c e d M a n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y ,1993(8):235‐243.[14] 王先逵.机械加工工艺手册(铣削㊁锯削加工)[M ].北京:机械工业出版社,2009.[15] D e r e l iT ,F i l i z IH ,B a y k a s o g l uA.O p t i m i z i n g C u t -t i n g P a r a m e t e r si n P r o c e s sP l a n n i n g ofP r i s m a t i c P a r t sb y U s i n g G e n e t i cA l g o r i t h m [J ].I n t e r n a t i o n -a l J o u r n a lo fP r o d u c t i o n R e s e a r c h ,2001,39(15):3303‐3328.(编辑 卢湘帆)作者简介:李爱平,女,1951年生㊂同济大学机械与能源工程学院教授㊁博士研究生导师㊂主要研究方向为制造系统与自动化㊁数字化设计与制造㊁制造信息技术与工程等㊂出版专著3部,发表论文60余篇㊂鲍 进,男,1989年生㊂同济大学机械与能源工程学院硕士研究生㊂李 聪,男,1989年生㊂同济大学机械与能源工程学院硕士研究生㊂刘雪梅,女,1969年生㊂同济大学机械与能源工程学院副教授㊂谢 楠,女,1975年生㊂同济大学机械与能源工程学院副教授㊂软启动永磁涡流联轴器的设计与参数分析李延民 李 申 邰志恒郑州大学,郑州,450001摘要:系统地介绍了永磁涡流联轴器的工作原理与特点㊂根据等效模型,应用法拉第电磁感应定律算出永磁联轴器的转矩㊂通过大量的A N S Y S M a x w e l l 3D 仿真,对永磁联轴器关键参数(磁铁尺寸㊁磁铁数量㊁铜盘厚度㊁气隙等)与转矩特性的关系进行了分析,为设计提供了有力的依据㊂应用上述分析结果,设计了一种新型结构并具有延迟启动功能的功率为7.5k W ㊁转速为1500r /m i n 的联轴器,样机的实验结果达到了设计要求㊂计算与仿真方法为该类联轴器的设计提供了参考㊂关键词:永磁联轴器;涡流传动;软启动;过载保护中图分类号:T H 133.4 D O I :10.3969/j.i s s n .1004132X.2015.14.010D e s i g na n dP a r a m e t e rA n a l y s i s o f S o f t ‐s t a r t P e r m a n e n tM a g n e t E d d y C u r r e n t C o u p l i n gL iY a n m i n L i S h e n T a i Z h i h e n gZ h e n g z h o uU n i v e r s i t y ,Z h e n gz h o u ,450001A b s t r a c t :T h i s p a p e r i n t r o d u c e d t h ew o r k i n gp r i n c i p l e s a n d t h e a d v a n t a g e s o f t h e p e r m a n e n tm a g -n e t e d d y c u r r e n t c o u p l i n g s y s t e m a t i c a l l y .T h e t o r q u e o f p e r m a n e n tm a g n e t c o u p l i n g w a s c a l c u l a t e db yt h e e q u i v a l e n tm o d e l u s i n g F a r a d a y ’s l a wo f e l e c t r o m a g n e t i c i n d u c t i o n .A c c o r d i n g to l o t so fA N S Y S M a x w e l l 3Ds i m u l a t i o n s ,t h e r e l a t i o n s h i p s a m o n g k e yp a r a m e t e r s o f p e r m a n e n tm a g n e t c o u p l i n g (t h e s i z e o fm a g n e t ,t h en u m b e ro f m a g n e t ,t h ec o p p e r p l a t et h i c k n e s sa n dt h ea i r g a p,e t c .)a n dt h e t o r q u e c h a r a c t e r i s t i c sw e r e a n a l y z e d ,w h i c h p r o v i d e da s t r o n g s u p p o r t f o r t h ed e s i g n .A p p l y i n g t h ea -b o v e a n a l y s i s r e s u l t s ,ac o u p l i n g w i t h7.5k W ,1500r /m i n w a sde s i g n e d w h i c hh a dan e wt y p eof s t r u c t u r e a n d t h e f u n c t i o no f s o f t ‐s t a r t a n dt h ee x p e r i m e n t a l r e s u l t so f t h e p r o t o t y p em e t t h ed e s i gn r e q u i r e m e n t s .T h e c a l c u l a t i o na n d s i m u l a t i o nm e t h o dh e r e i nw i l l b e a s r e f e r e n c e s f o r t h e d e s i g n o f p e r -m a n e n tm a g n e t i c c o u p l i n g .K e y w o r d s :p e r m a n e n tm a g n e t i c c o u p l i n g ;e d d y c u r r e n t d r i v e ;s o f t s t a r t ;o v e r l o a d p r o t e c t i o n 0 引言永磁联轴器具有以下显著特点:①传递扭矩收稿日期:20140905时无任何机械连接;②通过调节气隙的大小可以改变传递扭矩的大小;③由于气隙的存在,可以完全隔离振动;④安装时,联轴器主从动轴不再要求严格的对中性等[1]㊂另外,在实现联轴器基本功㊃4981㊃Copyright ©博看网. All Rights Reserved.能的基础上,还可以实现电机的软启动㊁过载保护和在运行中调速㊂永磁体材料的快速发展,也促进了永磁联轴器的开发应用㊂近年来,永磁联轴器因其优势有较快的发展㊂当前,国外一些机构已进行了这方面的研究,并有相关产品问世㊂如M a g n a D r i v e已有相关系列产品问世;文献[1‐2]对永磁体参数对永磁联轴器转矩特性的影响进行了阐述㊂国内相关的系列化产品还未见报道,文献[3‐4]创新地介绍了特殊形状铜盘对联轴器转矩特性的影响;文献[5]从传动功率的角度对转矩进行了分析㊂目前,传递力矩和轴向力的计算方法主要包括磁路法[2]和解析法[3]等,计算过程繁琐,结果有较大的不确定性,误差较大㊂而其他文献中也只是片面地给出一些原理性公式,直接应用公式也存在难以选择合适参数的问题,故计算结果不可信,也没有系统的计算分析方法㊂本文通过法拉第电磁感应定律分析计算,可以有效地降低计算的复杂程度㊂通过仿真分析永磁联轴器各关键参数的影响,进而对尺寸进行了优化选择;再通过A N S Y S M a x w e l l3D软件进行仿真,对结果进行验证修改,最终得到合适的尺寸㊂在此基础上,进行了功率为7.5k W㊁转速为1500r/m i n的软启动型永磁联轴器的设计㊂1 基本结构软启动型永磁涡流联轴器工作原理如图1所示,它是由导体盘转子和永磁体盘转子两大部分构成的㊂导体盘转子由铜盘㊁铁盘和连接板构成㊂其中,铜盘是主要切割磁感应线产生涡电流的力矩传递者;铁盘作为铜盘的载体,其所起的作用是与永磁体的吸力保持合适的间隙;连接板连接左1.主动端2.铜盘载体3.铜盘4.铝盘衬体5.铝盘6.永磁体7.固定块8.从动端图1 软启动型永磁联轴器工作原理图右两铁盘,使其共同传递力矩,并为永磁体盘转子的轴向运动提供足够的空间㊂永磁体盘转子由对称的铝盘㊁永磁体㊁中间的固定块和轴组成,铝盘为永磁体(通过铝盘上的孔镶嵌进去)的载体,中间的固定块是固定连杆,通过连杆使得两铝盘能够联动㊂联轴器工作过程如下:导体盘转子为主动部分,永磁体盘转子为从动部分㊂当电机带动导体盘转子时,瞬间达到高速,永磁体盘转子速度较低,铜盘与永磁体之间的斥力大于铁盘与永磁体之间的吸引力,这样两对称的永磁体盘就靠近,铜盘与永磁体之间的气隙变大㊂转速差达到较大的值时,才能传递足够大的力矩,斥力也较大;反之则相反㊂刚启动时永磁体盘加速较慢,随着永磁体盘转子速度变大,转速差较小,所产生的斥力较小,当斥力小于铁盘与永磁体盘的吸引力时,两个永磁体盘分开,这样铜盘和永磁体之间的气隙变小,较小的转速差即能提供从动轴所需要的力矩,当气隙达到预定的位置后,加速到要求的速度后,即完全启动㊂永磁体盘先向里靠合再向外分开,该启动过程可实现电机的软启动㊂并且在一般的工作过程中,由于突发情况导致从动轴卡住或负载突然过大,转速差即突然加大,这样铜盘和永磁体盘之间的斥力增大,大于铁盘与永磁体的吸引力,两个永磁体盘快速合拢,传递的力矩减小,从而达到保护电机的目的㊂2 工作原理联轴器稳定工作时,输入功率与输出功率之间的关系为P i=P o+P s(1)式中,P i为输入联轴器的功率;P o为联轴器输出的功率; P s为联轴器损失的功率㊂电机转矩与联轴器输出转矩之间的关系为T iωi=T o(ωo+ωs)(2)式中,T i为电机的转矩;T o为联轴器输出的转矩;ωi为输入的转速;ωo为输出的转速;ωs为铜盘与磁铁盘的转速差㊂在传动中,输入的转矩由输出的转矩确定,所以有T i=T o(3)由式(1)~式(3)可得P s=T oωs(4)可以看出,当磁铁盘与铜盘的相对转速ωs越大时,损失的功率越多,传递功率的效率越低㊂在设计时应尽量保证稳定工作时转速差较小㊂由麦克斯韦方程组可知,导体在磁场中运动,㊃5981㊃Copyright©博看网. All Rights Reserved.导体内部会有电荷的移动㊂永磁体涡流联轴器一般解释如下:铜盘切割磁感应线产生涡电流,形成反感磁场,与原磁场相互作用,产生力矩[6]㊂为了得到较简单的解析方程式,本文以铜盘切割磁感应线产生涡电流,涡电流等效成比较规则的电流,原磁场对电流有力的作用,进而得到力矩㊂当铜盘切割磁感应线时,产生的涡电流在对应永磁体进与出的部位,如图2a所示㊂由于相邻的两块永磁体中间部分涡流方向相反,可以部分抵消,形成图2b中的电流形式㊂(a)初始电流形式(b)等效电流形式图2 电流分析图在计算的过程中,由于联轴器两侧是对称的,故只计算一侧㊂通过C OM S O L软件测得铜盘区域的磁感应强度的平均值B㊂然后通过磁感应定律:E=∫R2R1Bωs R d R=Bωs(R22-R212)(5)式中,E为一块永磁体在铜盘上所产生的电动势;R1㊁R2分别为永磁体中心线的内外半径㊂得到对应永磁体在铜盘上所产生的感应电动势E㊂则根据电流的路径,算出相应路径的电阻:R=k0ρL p/S(6)式中,k0为电阻修正系数;ρ为铜的电阻率;L p为一个等效电流所流过的路程;S为横截面积㊂则感应电动势E在永磁体所对应铜盘区域形成的电流I1为I1=k1E/R(7)此处电流的形式为涡流,相邻反向的涡流使得电流相对规则㊂算出的电阻和电流的大小通过系数k0㊁k1进行修正㊂因为在永磁体对应的铜盘区域不仅有自身的电流I1通过,而且有相邻电流通过,所以表现电流I的大小为自身的2倍:I=2I1(8)d F=B I d l(9)T1=∫R2R1R T1d F=∫R2R1B I R d R(10)其中,转矩T1是一块磁铁所对应转矩的大小,如果有n块磁铁,则所得到的总转矩T为T=n T1(11)3 仿真分析3.1 仿真模型的建立由图1可以看出,该联轴器左右对称,内部左右侧的轴向力可以相互抵消㊂研究参数的影响时,使用单一变量法进行仿真分析㊂建立模型参数如表1所示,其中电机的转速为1500r/m i n,功率为7.5k W,转速差为54r/m i n,输出转矩为47.5N㊃m㊂由于结构对称,故在仿真过程中使用一侧进行仿真,即一侧达到23.75N㊃m即可㊂表1 软启动永磁体涡流联轴器样机参数铝盘内直径(mm)62铝盘外直径(mm)220永磁体上底(mm)26永磁体下底(mm)19永磁体厚度(mm)18永磁体材料N d F e35永磁体极对数16相邻极间隙(mm)16铜盘厚度(mm)5铜盘内直径(mm)116铜盘外直径(mm)225铜盘载体厚度(mm)6铝盘衬体厚度(mm)6稳定工作气隙(mm)2启动气隙变化(mm)2~10过载最大气隙(mm)17 3.2 转矩与轴向力参数分析联轴器的主要功能是传递转矩,转矩T是评定联轴器性能的主要指标㊂实现软启动主要是合理利用轴向力的变化㊂轴向力的变化是影响联轴器能否实现软启动的关键因素㊂利用M a x w e l l 3D仿真研究各参数对转矩T和轴向力F的影响㊂3.2.1 磁铁的尺寸确定磁铁的尺寸最佳标准是以最少的磁铁使铜盘部分获得最大的磁感应强度㊂磁感应线的路径有三条,如图3所示㊂图3 联轴器磁路示意图第2㊁第3两部分是算作漏磁来处理的,所以越少越好;第1部分是使铜盘产生涡电流的主要部分㊂怎样使第1部分通过的磁感线最多是需要解决的问题㊂铁盘的作用,一是作为铜盘的载体,提供结构强度;二是作为导磁率较高的材料,使磁感线大都通过铁盘㊂但两块磁铁若相离太紧,第一部分漏磁较多,那么相邻两块磁铁的距离就要保证㊂若相邻磁铁的距离太大,则有效的磁场面㊃6981㊃Copyright©博看网. All Rights Reserved.积必定减小㊂再考虑到磁铁载体的铝盘的强度因素,最终选择的磁铁形状为梯形:上底为26mm ,下底为19mm ,高为36mm ㊂这样,既能保证永磁体在铜盘区产生较大的磁感应强度,又能保证铝盘的强度与工艺性㊂永磁体的厚度(即磁铁厚度)δm 不仅对转矩有影响,而且对成本也有较大的影响㊂图4㊁图5所示分别为不同永磁铁厚度下的总转矩与轴向力曲线㊂图4磁铁厚度与总转矩的关系图5 磁铁厚度与轴向力的关系由图4和图5可以看出,随着磁铁厚度的变化,转矩和轴向力变化一致㊂并且当磁铁厚度超过16mm 时,转矩的增加较小并趋于0㊂考虑到强度的因素,最终选择的永磁体厚度为18mm ㊂3.2.2 磁铁的数量磁铁的数量n 在保证漏磁最少㊁得到铜盘区磁感应强度最大情况下可越大越好㊂在上文中,确定磁铁的厚度为18mm ,这样磁铁平均宽度大于18mm 时磁铁会有较好的强度和工艺性㊂本文在研究磁铁的排列时,首先确定合适的磁铁尺寸,然后保持间隙大小不变,改变永磁体数量,来观察其带来的影响,即间接地探究占空比的影响㊂通过仿真计算得到永磁体数量与转矩的关系,结果如图6所示㊂图6 永磁体数量与总转矩的关系从图6可以看出,永磁体数量为8㊁10㊁12时转矩较大,但永磁体数量对轴向力也有影响㊂永磁体数量与轴向力的关系如图7所示㊂图7 永磁体数量与轴向力的关系从图6和图7中可以看出,转矩较大时,轴向力斥力也较大㊂如果轴向的吸引力较大,则启动时无法增大气隙㊂所以综合考虑,选择16块磁铁,这样可以在保证转矩的同时,只产生较小的轴向力,达到软启动的效果㊂3.2.3 铜盘的厚度铜盘切割磁感线形成涡电流,该涡电流是感应电流,在铜盘上有集肤效应,根据下式算出铜盘上集肤效应的渗透厚度δ:δ=2/(ωs σμ)(12)式中,σ为材料电导率;μ为材料的磁导率㊂由稳定工作时ωs =54r /m i n,得到δ=17.4mm ,渗透厚度较大,影响较小㊂所以为了得到铜盘区域较强的磁感应强度,主要考虑以下因素㊂在选取铜盘厚度上也考虑永磁体和铁盘之间的距离,当气隙确定时,铜盘越厚,距离越大㊂铜盘厚度与总转矩㊁轴向力的关系如图8㊁图9所示㊂图8 铜盘厚度与总转矩的关系从图8和图9中可以看出,铜盘厚度δc 为4~8mm 时,传递转矩相差不大,但是轴向力却变化巨大㊂再考虑到强度的问题,最终选取的铜盘厚度为5mm ㊂3.2.4 扼铁的厚度扼铁即铁盘,这里起的作用是导磁和传递力矩,所以要从两个方面来考虑扼铁厚度的选择㊂最终选择扼铁材料为低碳钢Q 345,厚度为6mm ,㊃7981㊃Copyright ©博看网. All Rights Reserved.图9 铜盘厚度与轴向力的关系既能满足导磁的要求,又有足够的结构强度来传递力矩[2]㊂3.2.5 启动过程气隙的变化值正常工作时,气隙的漏磁主要由铜盘和永磁铁之间的气隙大小毮g 决定,气隙越小越好,当然也要考虑其他因素,如气隙大时可以为导体盘与永磁体盘的端面线的夹角提供更大的活动余地,加工要求也可降低㊂考虑以上因素,选择正常工作气隙的大小为2mm ㊂由工作原理可知,必须改变气隙才能实现软启动㊂气隙变化值的选择非常重要,该值不仅会影响到软启动能否实现,而且对软启动的效果也至关重要㊂在结构中,通过连杆的转动实现了左右两盘的联动,两盘位移相等,实现系统轴向力的内部抵消㊂因为要实现过载保护,最大气隙确定为17mm ㊂如果启动过程气隙的变化也在2~17mm 之间,将无法实现软启动,所以变化值肯定要比最大值小㊂使用离心臂,使启动过程的气隙变化在2~10mm 间,保证软启动的气隙变化能够实现软启动的功能㊂图10㊁图11所示分别为不同气隙在不同转速下传递转矩㊁轴向力的变化㊂图10 气隙㊁相对转速和总转矩的关系从图10和图11可知,启动的气隙变化为2~10mm 时,能够实现软启动;当启动开始时,转速差减小到350r /m i n 左右时,气隙变小,然后趋向于稳定㊂并且气隙为17mm 时,完全可以实现过载保护㊂即使负载周完全被卡死,对电机的影响也是非常小的,短时间内对联轴器的影响也是较小的㊂图11 气隙㊁相对转速和轴向力的关系3.3 仿真结果在M a x w e l l 仿真的结果中,也验证了本文的假设:电流大部分都通过铜盘上所对应永磁体区域,如图12所示㊂图12 仿真铜盘中涡流矢量形式通过以上分析计算最终得到永磁联轴器的结构尺寸,确定了内部结构,并用S o l i d W o r k s 进行建模㊂确定相对转速为54r /m i n ,并在A N S Y SM a x w e l l 中建立对称模型的一侧,最终得到仿真结构,由图13和图14可知,启动过程如下:刚启动时,转速差较大,斥力大于吸引力,表现为斥力的状态,气隙保持在10mm 时负载轴加速㊂当加速至1200r /m i n 时,吸引力大于斥力,气隙变小至2mm ㊂气隙保持在2mm 状态下加速至1400r /m i n,启动完成㊂图13 正常工作下的转矩㊃8981㊃Copyright ©博看网. All Rights Reserved.图14 正常工作下的吸引力4 试验验证样机能够满足设计要求功率为7.5k W ㊁转速为1500r /m i n 的电机传递转矩的要求㊂并且在启动过程中,斥力和吸引力的变化,能够达到软启动的效果㊂在工作过程中,遇到突然过载的情况,能够达到过载保护的效果㊂图15所示为该样机在不同气隙下达到24N ㊃m 转矩时所需要的不同转速差的仿真结果与试验结果㊂可以看出,随着气隙的增大,达到所需要的工作转矩时,相对转速越来越大㊂样机试验得到的结果与仿真结果能较好地吻合,说明计算与仿真是有效的,满足工程的要求㊂图15 启动转速差特性仿真结果与试验结果的对比5 结论(1)稳定工作时,需要的转速差越大,功率损失越多㊂设计时,在满足空间尺寸后,应尽量选择较小的转速差㊂(2)通过仿真得到磁感线的走向,得到一定转矩下最优的磁铁尺寸㊁数量和排列方式,使得导体能够得到最大的磁感应强度,达到最高的传递效率㊂(3)高磁导率扼铁的作用是为磁感线的闭合提供路径,减少漏磁,其厚度满足结构强度即可㊂(4)铜盘的厚度在4~8mm 之间时,对转矩的影响不大,而对轴向力的影响较大㊂铜盘越厚,轴向力越小㊂对于只传递转矩的实用型联轴器,铜盘越薄越好;对于软启动与调整型的联轴器,则需要增大铜盘厚度㊂(5)气隙越小,感应强度越大,但气隙太小,又影响安装的轴对中性㊂在保证一定的安装对中性要求下,应尽可能减小气隙㊂参考文献:[1] S h i n HJ ,C h o i JY ,J a n g S M ,e t a l .D e s i g na n dA -n a l y s i s o fA x i a lP e r m a n e n tM a g n e tC o u p l i n g Ba s e d o n3D F E M [J ].I E E E T r a n s a c t i o n so n M a g n e t i c ,2013,49(7):3985‐3988.[2] W a l l a c eA ,v o n J o u a n n eA ,W i l l i a m s o nS ,e t a l .P e r -f o r m a n c eP r e d i c t i o na n d T e s to f A d j u s t a b l e ,P e r -m a n e n t ,L o a d T r a n s m i s s i o n S ys t e m s [J ].I E E E T r a n s a c t i o no n I n d u s t r y A p pl i c a t i o n s ,2001,37(3):1648‐1655.[3] 杨超君,管春松,丁磊.盘式异步磁力联轴器传动特性[J ].机械工程学报,2014,50(1):76‐84.Y a n g C h a o j u n ,G u a n C h u n s o n g ,D i n g L e i .T r a n s -m i s s i o nC h a r a c t e r i s t i c so fA x i a lA s y n c h r o n o u sP e r -m a n e n tM a g n e tC o u p l i n g [J ].J o u r n a l o fM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g,2014,50(1):76‐84.[4] R a z a v iH K ,L a m p e r t h M U.E d d y ‐c u r r e n tC o u p l i n gw i t hS l o t t e dC o n d u c t o rD i s k [J ].I E E E T r a n s a c t i o n so n M a gn e t i c ,2006,42(3):405‐410.[5] L u b i nT ,M e z a n i S ,R z z o u g A.S i m p l eA n a l y t i c a l E x -p r e s s i o n sf o r t h eF o r c ea n d T o r q u eo fA x i a lM a g -n e t i cC o u p l i n g s [J ].I E E ET r a n s .E n e r g y Co n v e r s .,2012,27(2):536‐546.[6] 李桃,林鹤云,黄允凯.基于三维运动涡流场分析的永磁涡流联轴器特性[J ].东南大学学报(自然科学版),2010,40(2):301‐305.L iT a o ,L i n H e y u n ,H u a n g Yu n k a i .C h a r a c t e r i s t i c s S t u d y o fP e r m a n e n tM a g n e tE d d y C u r r e n tC o u p l i n gB a s e do n3D M o v i n g E d d yC u r r e n tF i e l d A n a l ys i s [J ].J o u r n a lo fS o u t h e a s t U n i v e r s i t y (N a t u r a lS c i -e n c eE d i t i o n ),2010,40(2):301‐305.(编辑 陈 勇)作者简介:李延民,男,1964年生㊂郑州大学机械工程学院副教授㊁博士㊂主要研究方向为永磁涡流传动㊁液压传动㊂李 申,男,1989年生㊂郑州大学机械工程学院硕士研究生㊂邰志恒,男,1991年生㊂郑州大学机械工程学院硕士研究生㊂㊃9981㊃Copyright ©博看网. 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常见磁性联轴器‎及应用联轴器（coupl‎i ng），是机械传动‎中重要的部‎件。

除了常见的‎机械式刚性‎和柔性联轴‎器外，还有一类靠‎磁场传动的‎联轴器，即磁力联轴‎器。

磁力传动，就是通过磁‎场NS极耦‎合相互作用‎传递动力的‎方式。

常见的磁力‎传动，包括同步传‎动，磁滞传动和‎涡流传动三‎种类型。

由于其各自‎特点，被应用在不‎同的领域。

同步传动器‎同步传动器‎，顾名思义，就是输出与‎输入同步。

常见的同步‎传动器结构‎有两种：平面性传动‎器和同轴（或圆筒）型传动器。

平面型同步‎传动器平面型传动‎器的基本结‎构：在两个相同‎直径的圆盘‎上，按照NS极‎交叉的方式‎安装磁铁。

使用时，把两个圆盘‎分别安装到‎主动轴和从‎动轴上，中间留有一‎定气隙。

由于A磁体‎的N极吸引‎对面B磁体‎的S极，同时排斥B‎磁体两侧的‎N极，从而保证在‎一定力矩范‎围内，从动轴与主‎动轴保持同‎步转动。

如图：图中，A为气隙。

实际工作中‎，真正NS相‎对的状态，只存在于无‎力矩输出的‎状态下。

只要有力矩‎产生，从动盘就会‎与主动盘存‎在一定的相‎位夹角。

这种角向的‎错动，一直保持并‎增加到力矩‎足够大到N‎极与对面的‎N极相对，然后传动器‎发生“打滑”，两个转盘旋‎转错动，跳向下一对‎耦合状态。

由于上述特‎性，磁力传动虽‎然可以做到‎同步，但是不能实‎现精密的同‎步传动。

这种平面性‎传动器，结构简单，安装时对两‎个轴的同轴‎度要求不高‎。

由于是采用‎平面相吸的‎原理，因此气隙越‎小，扭矩越大。

但同时，在磁场的作‎用下，轴向力（互相吸引）也成正比变‎化。

轴向力是这‎种平面型传‎动器的主要‎缺点。

另外，由于传递的‎扭矩大小与‎圆盘面积有‎关，因此，这种传动器‎的扭矩不能‎做的太大，否则会导致‎尺寸过大，安装困难。

结构简单，成本低廉，是平面型传‎动器的主要‎优点。

因此在某些‎微型隔离传‎动方面有成‎功应用。

目前，常用的简单‎结构平面型‎传动器，扭矩一般都‎在10Nm‎以下。